خودروهای هیبریدی چیست و چگونه کار می کند؟

تعداد زیادی از مردم خودروهای هیبریدی را در مکانهایی دیده اند .مثلا در لکوموتیوها .بیشتر لکوموتیوها از سیستم هیبریدی دیزل – الکتریکی بهره میبرند و یا در شهرهایی مانند سیاتل اتوبوسهایی با همین سیستم دیزل – الکتریکی کار وجود دارند .این اتوبوس ها یا بهتر بگوییم نوعی تراموا وقتی که به سیمهای برق بالای سقف خود دسترسی دارند از نیروی پیشرانه الکتریکی خودبهره میبرند و زمانی که به این کابل های برق دسترسی ندارند با پیشرانه دیزل خود به حرکت ادامه میدهند .زیر دریایی ها نیز نوعی ماشینهای هیبریدی هستند که معمولا با یکی از سیستمهای هسته ای – الکتریکی و یا دیزل – الکتریکی کار می کنند .

بطور کلی تمام وسایل نقلیه ای که از ادغام دو و یا چند پیشرانه انتقال نیرو که بطور مستقیم و یا غیر مستقیم به سیستم انتقال قدرت وابسته هستند را ماشینهای هیبریدی گوییم.

بیشتر خودروهای هیبریدی تولید شده تاکنون از نوع بنزینی – الکتریکی هستند گرچه بعضی از خودروسازها مانند پژو سیتروئن خودروهای هیبریدی از نوع دیزل – الکتریکی نیز تولید کرده اند .در این مقاله از رسانه اسپیدان بیشتر به خودروهای بنزینی – الکتریکی میپردازیم.

خودروهای بنزینی شامل یک باک بنزین میباشند که منبع ذخیره کننده بنزین موتور است و موتور نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت نیروی تولیدی را به چرخ ها میرساند .در مقابل در خودروهای الکتریکی یک مجموعه از باتری ها وجود دارد که الکتریسیته مورد نیاز موتور الکتریکی را فراهم میکند و موتور الکتریکی نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت نیروی تولیدی خود را به چرخ ها میرساند .

در مقابل در خودروهای الکتریکی یک مجموعه از باتری ها وجود دارد که الکتریسیته مورد نیاز موتور الکتریکی را فراهم میکند و موتور الکتریکی نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت نیروی تولیدی خود را به چرخ ها میرساند.

برای شما و من یک خودروی مفید خودرویی است که حداقل نیازهای ما را برآورده کند که این نیاز ها میتوانند چنین باشند:

۱- از یک سوخت گیری اولیه حداقل 300 مایل یا 482 کیلومتر تا یک سوخت گیری مجدد راه بروند

۲- هر بار سوخت گیری آسان و سریع باشد و فاکتورهای دیگر …..

یک موتور بنزینی اکثر این نیازها را برآورده میکند اما در عوض آلودگی زیادی دارد و یک موتور برقی

با اینکه آلودگی خیلی کمی (یا اصلا) ایجاد نمیکند اما این موتور حداکثر بین 50 تا 100مایل (۸۰ تا ۱۶۱ کیلومتر)میتواند بین دو شارژ خود برود و مشکل دیگر موتور الکتریکی این است که شارژ شدنش سخت و خیلی زمانبر است. یک خودروی هیبریدی بنزینی – الکتریکی ترکیبی از دو پیشرانه است که به نوعی میتوانند مکمل همدیگر باشند .

 

 

سیستم هیبریدی بنزینی – الکتریکی شامل اجزا زیر است:

• موتور بنزینی : موتور بنزینی که در این خودرو وجود دارد شباهت زیادی به موتورهای بنزینی خودروهای بنزینی دارد. ولی این موتور کوچکتر و نیز دارای تکنولوژی بالاتری نسبت به خودروهای معمولی است که باعث کاهش آلودگی و افزایش کارایی میشود.
• باک بنزین : باک بنزین در این نوع خودروها محل ذخیره انرژی برای موتور بنزینی است.

بنزین چگالی انرژی بالاتری نسبت به باتری دارد به عنوان مثال 1000 پوند باتری معادل 1 گالون (7 پوند) بنزین انرژی دارد.

• موتور الکتریکی : موتور الکتریکی در خودروهای هیبریدی خیلی پیشرفته هستند این موتور پیشرفته هم به عنوان یک موتور قادر به انجام کا ر است و هم به عنوان ژنراتور به عنوان مثال زمانی که به این موتور نیاز است موتور با استفاده از باتری ها قادر خواهد بود شتاب مورد نظر را ایجاد کند و زمانی که خودرو نیازی به موتور الکتریکی ندارد مثلا در یک سراشیبی در حال حرکت است این موتور الکتریکی به عنوان یک ژنراتور نیرو را به باتری ها بر میگرداند(با استفاده از سرعت در سراشیبی)
• ژنراتور : ژنراتور بسیار شبیه به موتور الکترکی است با این تفاوت که ژنراتور فقط وظیفه تامین الکتریسیته مورد نیاز موتور را بر عهده دارد نه کار دیگر. ژنراتور بیشتر در خودروهای هیبریدی سری به کار میرود. خودروهای هیبریدی سری در ادامه توضیح داده خواهد شد.
• باتری : باتری ها در خودروی هیبریدی یک وسیله ذخیره انرژی برای موتور الکتریکی هستند . برخلاف بنزین موجود در باک بنزین که میتواند فقط به موتور بنزینی سوخت برساند (یک انتقال یک طرفه از باک بنزین به موتور بنزینی). موتورهای الکتریکی علاوه بر کار فوق میتوانند انرژی را به باتری پس دهند. ولی موتور بنزینی نمیتواند چنین کاری را انجام دهد.
• سیستم انتقال قدرت دو سیستم پیشرانه در خودروهای هیبریدی را میتوان با هم به رو شهای مختلفی ترکیب کرد از جمله:

 

سری و موازی

هیبرید موازی : در هیبرید موازی باک بنزین سوخت را به موتور بنزینی میرساند و باتری ها نیز الکتریسیته را به موتور الکتریکی میرساند و هر دو موتور بنزینی و الکتریکی همزمان و تواما به سیستم انتقال قدرت متصل میشوند و این قدرت به چرخها میرسد. توجه داشته باشید که باک بنزین و موتور بنزینی به سیستم انتقال قدرت متصل هستند و باتری ها و موتور الکتریکی نیز اغلب به طور مستقل و جداگانه به سیستم انتقال قدرت متصل هستند.

در نتیجه در هیبریدهای موازی هر دو موتور بنزینی و الکتریکی تواما نیرو محرکه مورد نیاز را فراهم میکنند.

هیبریدهای سری : در مقابل هیبریدهای موازی , هیبریدهای سری قرار دارند. در این نوع هیبریدها موتور بنزینی ژنراتور را به حرکت در می اورد و ژنراتور میتواند باتری ها را شارژ کند یا به موتور الکتریکی قدرت بدهد که این موتور نیز به سیستم انتقال قدرت متصل است.